SU727586A1 - Стекло - Google Patents

Description

-, - - Изобретение относитс  к стеклам, обладающим высокой теплопроводностью и высокими электроизол ционными хара теристиками . Стекло используют дл  изготовлени  охлаждаемых электроизол торов в системе тиристорных электроприводов и в качестве изол ционных подложек в электро- и радиотехнике, где необходимо обеспечение стабильного температурного режима работы приборов. Известно стекло, содержащее следу ющие компоненты, масс %: . 30-50 0-5 1-5 7,5-9,5 15-20 6-8 1-20 В известном стекле окись бора на ходитс  в трехкоорданированном состо нии и ослабл ет структ фные св зи . Уменьшение силы сцеплени  структурных элементов приводит к снижению упругих характеристик и не обеспечи вает.достаточной теплопроводности стекла. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  стекло, включающее (в мае.%) по крайней мере один окисел из группы VjOj , Nbj,Oj, С1.;0з27-58 ПО крайней мере один окисел из группы МдО, ZnO, ZrO 3-12 2 Данные составы рекомендуютс  дл  получени  стекловолокна. Теплопроводность стекол указанных составов по нашим измерени м лежит в пределах 1,17-2,08 вт/м.град. и недостаточна дл .использовани  указанного стекла в качестве электроизолйционных элементов, обеспечивающих необходимый отвод т.епла. Целью изобретени   вл етс  повышение теплопроводности стекла. Указанна  цель достигаетс  тем, что стекло, включающее SiOj , ,

727586

Laa.Oi, , ZnO дополнительно содержит HbOa. и GeOa при;следующем соотношении компонентов (в мас.%)

20-50 22-30 5-25 5-20 2-10 3-8 5-10

Указанное стекло может допол и ельно содержать - 0,5-3,5, ,0 в Ma-c.i

Такое соотношение компонентов позвол ет получить стекло преимущественно с сильными ковалентными св з ми tT платной структурной упаковкой обладагоще«е высокой тепловодностью. Положитеть ую роль в уплотнении структуры играет повытеннре содержание в стекле окиси алюмини . Присутствие двуокиси германи  увеличивает ковалентность св зей в стекле. Тугоплавка  окись гафни  также способствует упрочению : св зей в структуре стекла. Все указанное обеспечивает повышенную теплопроводность стекла.

Состав компонентов указанного стекла обуславливает также высокие электроизол ционные свойства последнего .

Присутствие в стекле до 7% по массе NdgOзИ РГдО,, до 3,5% по массе, при использовании в качестве, сырь  дешевого цериевЬго концентрата,не ухудшает теплопроводности и электроизол ционных характеристик.

Теплопрбводность стекла составл ет при 25°С i2j56°C-14,24 вт/м-град. т.е. болеечем в 10 раз превышает теплопроводность кварцевого стекла

значение свойств стекол

(Л при ,25 вт/м-град.) и приближаетс  по своему значению к теплопроводности высокоглиноземистой керамики и монокристаллического сапфира (Л при 25°С : 23 вт/м-град.), С увеличением температуры теплопроводность стекла возрастает, тогда как у кристаллических тел она значительно снижаетс .

Удельное сопротивление предлагаемого стекла сйставл ет при 20°С примерно Ю ом-см .

Ниже изобретение по сн етс  на конкретных примерах его выполнени 

Т а б ли ц а .1

Свойства синтезированных стекол приведены в таблице 2.

Таблица 2

Теплопроводность 14,07 14,24 13,75 13,49 12,56 вт/мтрадО Электропроводность -10 ( ом-см) -Температура 1540-1560 варки (°С)

Дл  синтеза стекЬ:л й6Г1вйТ зуют с еду{6Шегы Зьевые материалы.

Кварцевый песок, окись алюмини , окись лантана, окись цери , окись

цинка, окись гафни , окись германи . Использование вместо окиси цери  дешевого цериевого концентрата состава (в мас.%) 53 Ge, 21 , 6 1,17-2,08

18 ,,, 9 обуславливает присутствие в стекле указанных количеств NdjO и ,

Варку стекла осуществл ют в газо .вых печах или в печах индукционного нагрева в кварцевых или платиновых тигл х. Максимальна  температура варки составл ет .

Дл  достижени  однородности физико-химических свойств производ т перемешивание стекломассы при максимальной температуре варки в течение 3-х часов..

Из полученной стекломассы можно вырабатывать толстостенные издели , характеризуемые высокой теплопроводностью и электроизол ционными свойствами,

Из стекла могут быть изготовлены, например, охлаждаемые электройзол торы дл  тиристорных электроприводов электроизол ционные подложки дл  полупроводниковой микроэлектроники и другие электроизол ционные элементы ,с высокой теплопроводностью.

Электроизол ционные подложки из стекла вследствии простой технологии изготовлени  и изотропности материала будут в 20-30 раз дешевле используемых сейчас подложек из искусственного монокристаллического сапфира.

Охлаждаемую водой электроизрл торы из стекла отличаютс  от изол торов из высокоглиноземистой керамики полным отсутствием пористости,и зна|чительно более высокой частотой обработки поверхности издели  контактируйей с полупроводниковыми элементами.

По данным института горного дела им. А.А. Скочинского экономический эффект от использовани  30 комплектов изделий из описываемого стекла в системе трристорных электроприводов ориентировочно составит около 200 тыс.руб. в год.

Примен емые дл  приготовлени  шихты компоненты не обладают токсичностью , поэтому технологический процесс ;(составление -шихты, варка, выработка изделий) может производитьс  в обычном, производственном помеедении без дополнительных затрат на специальную герметизацию и усилен 0 ную приточно-выт жную вентил ционную систему, необходимые при варке известных бериллийсодержащих стекол.

Claims (2)

1. Стекло, включающее SiOj,, , , ZnO, отличаю- щ e ее   тем, что, с целью повышени  теплопроводнрсти, оно дополнительно

2Q содержит:HfO и GeOj при следующем соотношении указанных компонентов (в мас.%) - ,

SiO;,20-50 22-30

AI

5 5-25

Celol 5-20

ZnO 2-10

H.fOg 3-8

GeO, 5-10

30

2. Стекло ПОП.1, отличщ .ё e с   тем, что оно дополни содержит (в мас.%)

.0,5-3,5

ш;о1-7

35

Гсточнйки информации,

Ис прин тые во внимание при экспе

1.Патент Великобритании № 1299879/ С 1 М, 1972.

2.Патент США № 3947281, 40 кл. 106-52, 1976.